CN103105557A - 高压开关柜多故障诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压开关柜多故障诊断方法及装置，该方法包括：抽取高压开关柜中的气体作为样本气体，并将所述样本气体分成五份；将每份所述样本气体输入到五种不同的气体传感器中，对所述样本气体中臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味和颗粒浓度分别进行检测，得到不同检测值；分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。与现有技术相比，该高压开关柜多故障诊断方法在检测时能够快速完对高压开关柜的多种故障进行检测。

Description

高压开关柜多故障诊断方法及装置

技术领域

本申请涉及高压设备检测技术领域，特别是涉及一种高压开关柜多故障诊断方法及装置。

背景技术

高压开关柜在电力***中担负着关合及断开电力线路、保护***安全的双重功能,随着电力***向着高电压、大机组、大容量的迅速发展,电网日益扩大以及变电站无人值班管理模式和综合自动化的普及推广，高压开关柜的安全运行越来越重要。高压开关柜内闸刀触头、电力电缆进出线的接头接触不良时,接触电阻增大，在负载电流流过时会产生发热现象，过热会引起金属材料的机械强度下降，绝缘材料老化并可能导致击穿形成事故。在高压开关柜中，固体绝缘中的空穴、不同特性的绝缘层之间，以及金属(或半导电)电极的尖锐边缘处，由于气体的击穿场强比固体介质低得多，气体中的电场又比固体介质中高,往往在气隙的部位产生局部放电。这些局部放电会造成电介质绝缘强度逐步下降，最终导致绝缘的损坏。此外，高压开关柜中还存在SF6气体的泄漏，同样会造成设备性能的下降。因此,测量和监视高压开关柜内的运行状态，是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段，对于保证高压开关柜的正常运行，提高电力***的运行可靠性和自动化程度具有非常重要的意义。

由以上描述可见，高压开关柜的故障存在多样性，诸如触头过热、局部放电、SF6泄漏等异常情况。而通过对现有技术研究，申请人发现：目前现有高压开关柜的测试仪表检测功能单一，只能对某一种故障进行监测，无法完成对各种故障的同时监测。例如：采用红外线热成像仅能实现对发热故障的监测，而高频超声波检测装置仅能探测局部放电。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种高压开关柜多故障诊断方法及装置，能够快速完对高压开关柜的多种故障进行检测。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种高压开关柜多故障诊断方法，包括：

抽取高压开关柜中的气体作为样本气体，并将所述样本气体分成五份；

将每份所述样本气体输入到五种不同的气体传感器中，对所述样本气体中臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味和颗粒浓度分别进行检测，得到不同检测值；

分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；

当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。

优选地，所述对所述样本气体中臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味和颗粒分别进行检测，包括：

五种气体传感器之间设置有切换开关，控制切换开关在五种不同气体传感器之间切换，分别获取五种气体传感器的检测值。

优选地，所述分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值之前，进一步包括：

分别对五种气体传感器的检测值进行模数转换，得到数字化检测值。

优选地，所述分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值，包括：

分别在已知数据表中分别查找与五种所述气体传感器相对应的预设值；

分别将所述数字化检测值与其所对应的、查找到的预设值进行比较，确定所述数字化检测值与其所对应的、查找到的预设值的大小关系。

一种高压开关柜多故障诊断装置，包括：抽气开关、真空泵、臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器、异味传感器、颗粒浓度传感器、多个气体通道、数字电压表、第一平衡电阻、第二平衡电阻和切换开关，其中：

所述抽气开关和真空泵相串联后与电源的正负极两端相连接；

所述臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器、异味传感器和颗粒浓度传感器中每个传感器的两个输入端均与电源的正极相连接；所述臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器和颗粒浓度传感器的输出端与电源的负极相连接；且所述异味传感器的两个输出端均与电源的负极相连接；

所述数字电压表与所述第一平衡电阻、第二平衡电阻组成平衡电桥，且所述平衡电桥的输入端与电源的正极相连接，输出端分别与电源的负极相连接，检测端与切换开关的固定端相连接；

所述切换开关的转动端可转动与臭氧传感器的一条输入端、六氟化硫传感器的一条输入端以及由异味传感器一端、硫化氢传感器一端和颗粒浓度传感器一端相连接的公共端分别相连接，所述公共端通过第三滑动变阻器与电源负极相连接。

优选地，该装置还包括：稳压芯片和滤波电容C，其中：

所述稳压芯片的输入端与电源正极相连接，输出端与每个传感器的输入端、平衡电桥的输入端相连接；所述稳压芯片的反馈端与电源负极相连接；

所述滤波电容C串联在所述稳压芯片输出端与电源负极之间。

优选地，该装置还包括：

串联在所述稳压芯片输出端与臭氧传感器一个输入端之间的第一电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与臭氧传感器另一个输入端之间的第二恒流二极管和第一滑动变阻器，并且所述第二恒流二极管的一端与所述稳压芯片输出端相连，另一端作为可与所述切换开关转动端相连接的检测端；

串联在所述稳压芯片输出端与六氟化硫传感器一个输入端之间的第二电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与六氟化硫传感器另一个输入端之间的第三恒流二极管和第二滑动变阻器，并且所述第三恒流二极管的一端与所述稳压芯片输出端相连，另一端作为可与所述切换开关转动端相连接的检测端；

串联在所述稳压芯片输出端与异味传感器一个输入端之间的第五电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与硫化氢传感器一个输入端之间的第三电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与硫化氢传感器另一个输入端之间的第四恒流二极管；

分别串联在所述颗粒浓度传感器两个输入端上的第四电阻和第六电阻。

优选地，所述稳压芯片为7805稳压集成电路。

优选地，进一步包括：故障确定模块，用于分别判断利用数字电压表检测五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；并且当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的该高压开关柜多故障诊断方法及装置，利用真空泵抽取高压开关柜内的气体作为样本气体，并且将样本气体输送到多个气体检测传感器中，利用多个气体检测传感器分别对样本气体内不同的特定成分含量进行检测，再分别将检测值与预设值进行比较，当检测到的气体中某一个或多个特定成分的含量超过预设值时，确定高压开关柜内出现与该一个或多个特定成分相关的故障类别。

与现有技术相比，该高压开关柜多故障诊断方法，利用高压开关柜出现故障时，其内气体成分会出现相应的变化的原理，进而通过对高压开关柜内的气体成分进行分析即可检测到高压开关柜的故障。所以，在检测时能够快速完对高压开关柜的多种故障进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的高压开关柜多故障诊断方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的多特定成分检测的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种高压开关柜多故障诊断装置的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

图1为本申请实施例提供的高压开关柜多故障诊断方法的流程示意图。

如图1所示，该方法包括：

S100：抽取高压开关柜中的气体作为样本气体，并将所述样本气体分成五份。

当高压开关柜内出现故障时，这里故障包括：触头过热、局部放电、SF6泄漏等，高压开关柜内的气体成分将会出现变化，例如：当局部放电后，将会导致气体中的臭氧量增多；而当触头过热时，空气中的颗粒物浓度将会升高。因此对高压开关柜内的气体进行分析可以作为故障检测的一种手段。

S200:将每份所述样本气体输入到五种不同的气体传感器中，对所述样本气体中的特定成分分别进行检测，得到不同检测值。

在本申请实施例中，特定成分是指：臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味或颗粒浓度。这里臭氧可以反映出是否出现局部放电现象；而六氟化硫则可以检测是否出现六氟化硫泄露，另外，由于在触头上通常设置有电力脂，所以当触头出现过热时，电力脂会分解产生烷烃等具有异味的气体，进而硫化氢、异味以及颗粒则可以用来检测是否出现触头过热的故障。

在本申请其他实施例中，在对样本气体进行检测是，还可以在五种气体传感器之间设置有切换开关，利用控制切换开关在五种不同气体传感器之间切换，分别获取五种气体传感器的检测值。

S300:分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值。

由于传感器检测到的值通常都是模拟信号，所以在本申请实施例中，该步骤之前还可以包括：对所述样本气体的特定成分含量的检测值进行模数转换，得到数字化含量值。

并且，如图2所示，步骤S300还可以包括：

S301：分别在已知数据表中查找与五种特定成分相对应的预设值。

这里已知数据表中的预设值，通常为高压开关柜没有发生故障时的检测值。

S302：分别将所述数字化含量值与所查找到的预设值进行比较，确定所述数字化含量值与所查找到的预设值的大小关系。

S400：确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述传感器所检测项目的故障类别。

由于上面已经描述，当气体传感器为臭氧传感器时，并且臭氧传感器的检测值超过预设值，则确定高压开关柜内出现局部放电故障；同样，当气体传感器为六氟化硫传感器时，并且六氟化硫传感器的检测值超过预设值，则确定高压开关柜内出现六氟化硫泄露故障；另外，当气体传感器为硫化氢、异味以及颗粒传感器的组合时，且检测值异常时则确定高压开关柜出现触头过热的故障。因此，当判断某种高压开关柜内空气中某种特定气体成分的含量超过预设值时，即出现异常，根据特定成分所对应的故障类别，就可以快速确定高压开关柜内出现的故障以及故障类别。

此外，在本申请其它实施例中，当检测到特定成分的含量值或确定出故障类别后，还可以将这些数据进行后续处理，例如：显示、存储或者远程发送等等。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的该高压开关柜多故障诊断方法，利用真空泵抽取高压开关柜内的气体作为样本气体，并且将样本气体输送到多个气体检测传感器中，利用多个气体检测传感器分别对样本气体内不同的特定成分含量进行检测，再分别将检测值与预设值进行比较，当检测到的气体中某一个或多个特定成分的含量超过预设值时，确定高压开关柜内出现与该一个或多个特定成分相关的故障类别。

与现有技术相比，该高压开关柜多故障诊断方法，利用高压开关柜出现故障时，其内气体成分会出现相应的变化的原理，进而通过对高压开关柜内的气体成分进行分析即可检测到高压开关柜的故障。所以，在检测时能够快速完对高压开关柜的多种故障进行检测。

实施例二：

图3为本申请实施例提供的一种高压开关柜多故障诊断装置的电路结构示意图。

如图3所示，该故障诊断装置包括：抽气开关SA3、真空泵M、臭氧传感器01、六氟化硫传感器02、硫化氢传感器03、异味传感器04、颗粒浓度传感器05（也称烟雾传感器）、多个气体通道(图中未示出)、数字电压表V、第一平衡电阻R13、第二平衡电阻R14和切换开关SA2。

图中B为电源，抽气开关SA3和真空泵M相串联后与电源的正负极两端相连接，并且为了方便对整个电路进行控制，在电源B的一端还设置有电源SA1。另外，为了实现对电源B的输出进行稳压稳流，如图3所示，在电路中还可以设置有稳压芯片X和滤波电容C，其中：稳压芯片X为稳压集成电路，并且稳压芯片X的输入端与电源B正极相连接，输出端与每个传感器的输入端、平衡电桥的输入端相连接；稳压芯片X的反馈端与电源B负极相连接，用于将电池电压稳定在5V，给各级传感器供电；C为滤波电容，串联在所述稳压芯片X输出端与电源B负极之间，用于稳定直流电源电压。

臭氧传感器01、六氟化硫传感器02、硫化氢传感器03、异味传感器04和颗粒浓度传感器05中每个传感器的两个输入端均与电源B的正极相连接；臭氧传感器01、六氟化硫传感器02、硫化氢传感器03、异味传感器04和颗粒浓度传感器05的输出端与电源的负极相连接；且异味传感器04的两个输出端均与电源B的负极相连接。

如图3所示，数字电压表V与所述第一平衡电阻R13、第二平衡电阻R14组成平衡电桥，且所述平衡电桥的输入端与电源B的正极相连接，输出端分别与电源B的负极相连接，检测端与切换开关SA2的固定端相连接。

切换开关SA2的转动端可转动与臭氧传感器01的一条输入端1、六氟化硫传感器02的一条输入端2以及由异味传感器03一端a、硫化氢传感器04一端b和颗粒浓度传感器05一端c相连接的公共端3分别相连接，所述公共端通过第三滑动变阻器R9与电源B负极相连接。

并且如图3所示，该电路还可以包括：串联在所述稳压芯片X输出端与臭氧传感器01的一个输入端之间的第一电阻R1；串联在所述稳压芯片X输出端与臭氧传感器03的另一个输入端之间的第二恒流二极管D2和第一滑动变阻器R7，并且所述第二恒流二极管D2的一端与所述稳压芯片X的输出端相连，另一端作为可与所述切换开关转动端相连接的检测端；串联在所述稳压芯片X输出端与六氟化硫传感器02一个输入端之间的第二电阻R2；串联在所述稳压芯片X输出端与六氟化硫传感器02另一个输入端之间的第三恒流二极管D3和第二滑动变阻器R8，并且所述第三恒流二极管D3的一端与所述稳压芯片X输出端相连，另一端作为可与所述切换开关SA2转动端相连接的检测端；串联在所述稳压芯片X输出端与异味传感器03一个输入端之间的第五电阻R5；串联在所述稳压芯片X输出端与硫化氢传感器04一个输入端之间的第三电阻R3；串联在所述稳压芯片X输出端与硫化氢传感器04另一个输入端之间的第四恒流二极管D4；分别串联在所述颗粒浓度传感器05两个输入端上的第四电阻R4和第六电阻R6。

该故障诊断装置还包括：故障确定模块（图3中未示出），用于分别判断利用数字电压表检测五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；并且当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。

此外，为了方便故障确定模块确定出故障类别后，能够及时通知控制中心或操作人员，该故障诊断装置还可以包括：通讯模块，

所述通讯模块与所述故障确定模块相连接，用于当所述故障确定模块确定出故障类别后，将所述故障类别发送出去。

在本申请实施例中，通讯模块可以为无线通信模块，这样当确定出故障类别后，可以通过无线方式远程发送给控制中心或操作人员，使得高压开关柜具有在线监测功能。

在本申请实施例中，R1、R2、R3、R4是传感器的辅助电源电阻，用于为传感器内部的电解质或辅助电源提供稳定的直流电流；D2、D3、D4是传感器的输出端恒流二极管，由于本电路中臭氧、六氟化硫和硫化氢传感器为定电流输出，因此其输出端电流需要通过恒流二极管固定，同时为取出信号电压提供方便；R5、R6分别是异味传感器和颗粒浓度传感器的输出端负载电阻，为取出信号电压提供方便；R10、R11、R12用于将探测发热的异味、硫化氢、颗粒浓度传感器的输出端连接以简化电路，这是因为各种气体传感器输出电阻均与特征气体浓度呈反比，R10、R11、R12三者阻值相同，其阻值远大于三个传感器的最大输出电阻，这样图中abc三点的电位可通过一点（图中的3点）显示出来，图中的3点的电位约等于abc三点电压的平均值，只要有异味、硫化氢、颗粒浓度传感器中有一个传感器感受到异常而阻值变小，3点的电位就会下降；R13、R14与D2、D3、D4以及R5、R6构成平衡电桥，这样就可以高灵敏度地检测出各传感器输出电阻的变化；V为数字式电压表，用于直观显示平衡电桥的不平衡电压；R7、R8、R9用于调零以获取基准气体浓度，便于检测。

在实际使用时，由于空气中也存在一些颗粒物、硫化氢、臭氧等特征气体，且各地有所不同，因此在检测设备之前可通过取外界空气，将环境空气设定为基准值，调节R7、R8、R9至电桥平衡，电压表V无读数，再检测设备，就能比较设备内部空气各特征气体与外界空气中特征气体的差异，从而更方便地检测设备；SA2为检测项目切换开关，用于切换发热、SF6泄漏、放电三种检测项目，其中切换开关的1点为检测放电，2点为检测SF6泄漏，3点为检测接头发热。

此外，在本申请其他实施例中，为了使得操作人员能够更加直观判断出故障类型，而不用通过读取数字电压表的值来判断，该装置还可以包括：

故障确定模块，用于分别判断利用数字电压表检测五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；并且当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。在具体实施时，故障确定模块可以为电压比较器。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的该高压开关柜多故障诊断装置，利用真空泵抽取高压开关柜内的气体作为样本气体，并且将样本气体输送到多个气体检测传感器中，利用多个气体检测传感器分别对样本气体内不同的特定成分含量进行检测，再分别将检测值与预设值进行比较，当检测到的气体中某一个或多个特定成分的含量超过预设值时，确定高压开关柜内出现与该一个或多个特定成分相关的故障类别。

与现有技术相比，该高压开关柜多故障诊断装置，利用高压开关柜出现故障时，其内气体成分会出现相应的变化的原理，进而通过对高压开关柜内的气体成分进行分析即可检测到高压开关柜的故障。所以，在检测时能够快速完对高压开关柜的多种故障进行检测。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高压开关柜多故障诊断方法，其特征在于，包括：

抽取高压开关柜中的气体作为样本气体，并将所述样本气体分成五份；

将每份所述样本气体输入到五种不同的气体传感器中，对所述样本气体中臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味和颗粒浓度分别进行检测，得到不同检测值；

分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；

当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述样本气体中臭氧、六氟化硫、硫化氢、异味和颗粒分别进行检测，包括：

五种气体传感器之间设置有切换开关，控制切换开关在五种不同气体传感器之间切换，分别获取五种气体传感器的检测值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值之前，进一步包括：

分别对五种气体传感器的检测值进行模数转换，得到数字化检测值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别判断五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值，包括：

分别在已知数据表中分别查找与五种所述气体传感器相对应的预设值；

分别将所述数字化检测值与其所对应的、查找到的预设值进行比较，确定所述数字化检测值与其所对应的、查找到的预设值的大小关系。

5.一种高压开关柜多故障诊断装置，其特征在于，包括：抽气开关、真空泵、臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器、异味传感器、颗粒浓度传感器、多个气体通道、数字电压表、第一平衡电阻、第二平衡电阻和切换开关，其中：

所述抽气开关和真空泵相串联后与电源的正负极两端相连接；

所述臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器、异味传感器和颗粒浓度传感器中每个传感器的两个输入端均与电源的正极相连接；所述臭氧传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器和颗粒浓度传感器的输出端与电源的负极相连接；且所述异味传感器的两个输出端均与电源的负极相连接；

所述数字电压表与所述第一平衡电阻、第二平衡电阻组成平衡电桥，且所述平衡电桥的输入端与电源的正极相连接，输出端分别与电源的负极相连接，检测端与切换开关的固定端相连接；

所述切换开关的转动端可转动与臭氧传感器的一条输入端、六氟化硫传感器的一条输入端以及由异味传感器一端、硫化氢传感器一端和颗粒浓度传感器一端相连接的公共端分别相连接，所述公共端通过第三滑动变阻器与电源负极相连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：稳压芯片和滤波电容C，其中：

所述稳压芯片的输入端与电源正极相连接，输出端与每个传感器的输入端、平衡电桥的输入端相连接；所述稳压芯片的反馈端与电源负极相连接；

所述滤波电容C串联在所述稳压芯片输出端与电源负极之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

串联在所述稳压芯片输出端与臭氧传感器一个输入端之间的第一电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与臭氧传感器另一个输入端之间的第二恒流二极管和第一滑动变阻器，并且所述第二恒流二极管的一端与所述稳压芯片输出端相连，另一端作为可与所述切换开关转动端相连接的检测端；

串联在所述稳压芯片输出端与六氟化硫传感器一个输入端之间的第二电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与六氟化硫传感器另一个输入端之间的第三恒流二极管和第二滑动变阻器，并且所述第三恒流二极管的一端与所述稳压芯片输出端相连，另一端作为可与所述切换开关转动端相连接的检测端；

串联在所述稳压芯片输出端与异味传感器一个输入端之间的第五电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与硫化氢传感器一个输入端之间的第三电阻；

串联在所述稳压芯片输出端与硫化氢传感器另一个输入端之间的第四恒流二极管；

分别串联在所述颗粒浓度传感器两个输入端上的第四电阻和第六电阻。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述稳压芯片为7805稳压集成电路。

9.根据权利要求5-8任一项所述的装置，其特征在于，进一步包括：

故障确定模块，用于分别判断利用数字电压表检测五种所述气体传感器的检测值是否超过预设值；并且当某一个或多个气体传感器的检测值超过预设值时，确定所述高压开关柜内出现与一个或多个所述气体传感器所检测项目相对关的故障类别。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包括：

通讯模块，所述通讯模块与所述故障确定模块相连接，用于当所述故障确定模块确定出故障类别后，将所述故障类别发送出去。

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